RU2222745C2

RU2222745C2 - Gas line noise damping rectangular bend

Info

Publication number: RU2222745C2
Application number: RU2000132351/06A
Authority: RU
Inventors: О.В. Плицына; В.Т. Плицын; А.И. Линник
Original assignee: Тольяттинский государственный университет
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: proposed gas line bend is designed for decreasing noises in gas transportation system of power generating plants. Bend of gas line is divided into equal L-shaped rectangular shaped channels. Area of cross section of L-shaped channel corresponding to

where F_l is area of cross section of L-shaped channel, sq.m; c is sound velocity, m/s, f_l is noise spectrum upper frequency limit, Hz. EFFECT: reduced noise level. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для снижения шума и может быть использовано в системах транспортирования газов энергетических установок. The invention relates to devices for reducing noise and can be used in gas transportation systems of power plants.

Известно затухание звука в плавном повороте газовода на 90^o в результате отражения части звуковой энергии обратно к источнику шума [1, с.317].It is known that the sound attenuation in a smooth rotation of the gas duct by 90 ^o as a result of reflection of part of the sound energy back to the noise source [1, p. 317].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность шумоглушения. Снижение уровней звуковой мощности не превышает 3 дБ на частотах от 500 до 8000 Гц, а в области более низких частот уменьшается до 0 [1, табл. 12.6] . Уменьшение ширины поворота влечет за собой повышение частоты, с которой начинает снижаться эффективность шумоглушения. The disadvantage of this device is the low efficiency of noise reduction. The decrease in sound power levels does not exceed 3 dB at frequencies from 500 to 8000 Hz, and in the region of lower frequencies it decreases to 0 [1, tab. 12.6]. Reducing the width of the rotation entails an increase in the frequency with which the noise reduction efficiency begins to decrease.

Известно затухание звука в прямом колене газовода с направляющими лопатками [1, с.317]. Данное устройство обладает аналогичным недостатком [1, табл. 12.6]. Sound attenuation is known in the straight bend of a gas duct with guide vanes [1, p. 317]. This device has a similar drawback [1, table. 12.6].

Известно также затухание звука в прямоугольном необлицованном повороте [1, с.317]. Его эффективность шумоглушения превосходит эффективность вышеуказанных устройств [1, с.293; рис. 11.7 а]. Прямоугольный необлицованный поворот обеспечивает значительное затухание звука - 7,0-8,5 дБ в диапазоне частот, для которых характерный поперечный размер, равный квадратному корню из площади поперечного сечения поворота, составляет 0,25-0,5 длины волны. Вне указанного диапазона частот шумоглушение в прямоугольном повороте уменьшается до 0-3 дБ. Поскольку в системах транспортирования газов энергетических установок требуется широкополосное, как правило, ровное затухание звука, недостатком известного прямоугольного поворота является узость частотного диапазона эффективного шумоглушения. Sound attenuation in a rectangular unobstructed turn is also known [1, p. 317]. Its sound attenuation efficiency exceeds the efficiency of the above devices [1, p.293; fig. 11.7 a]. Rectangular unobstructed rotation provides significant sound attenuation - 7.0-8.5 dB in the frequency range for which the characteristic transverse dimension equal to the square root of the cross-sectional area of the rotation is 0.25-0.5 wavelength. Outside the specified frequency range, noise attenuation in a rectangular turn is reduced to 0-3 dB. Since broadband, as a rule, even sound attenuation is required in gas transportation systems of power plants, a drawback of the known rectangular rotation is the narrowness of the frequency range of effective noise attenuation.

Эффективность затухания звука увеличивается при облицовке прямоугольного поворота звукопоглощающим материалом. Максимальное снижение уровней звуковой мощности достигает 10-12 дБ [1, с.293; рис. 11.7а]. Однако при этом сохраняется вышеуказанный недостаток прямоугольного необлицованного поворота. Кроме того, использование облицованных поворотов в системах с запыленными, замасленными и тому подобными двухфазными потоками ограничено забиванием пор звукопоглощающего материала. Забивание пор приводит к снижению эффективности шумоглушения в процессе эксплуатации устройства до эффективности шумоглушения необлицованного поворота. The sound attenuation efficiency increases when facing a rectangular bend with sound-absorbing material. The maximum decrease in sound power levels reaches 10-12 dB [1, p.293; fig. 11.7a]. However, the aforementioned drawback of a rectangular unobstructed rotation is retained. In addition, the use of lined turns in systems with dusty, oily and similar two-phase flows is limited by clogging of the pores of sound-absorbing material. Clogging of pores leads to a decrease in the efficiency of sound attenuation during operation of the device to the effectiveness of sound attenuation of an unobstructed turn.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является шумоглушащий прямоугольный поворот газовода [2], разделенный продольными перегородками на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения. Каждая перегородка образована двумя перфорированными пластинами, между которыми размещен звукопоглощающий материал. Перегородки, ввиду их значительной толщины, снабжены элементами, уменьшающими аэродинамическое сопротивление. Акустическая характеристика устройства складывается из характеристик прямолинейного пластинчатого глушителя [1, с. 293; рис. 11.6 б] и облицовок поворота [1, с.293; рис. 11.7 а]. Поскольку площадь поперечного сечения перегородок в два раза больше площади поперечного сечения образованных ими каналов, акустическая характеристика облицовок поворота определяется эффектом облицовки только одного из одинаковых Г-образных каналов. Для частотного диапазона 250-8000 Гц снижение шума пластинчатым глушителем составляет 18-30 дБ, снижение шума облицованным Г - образным каналом составляет 10-12 дБ. На частотах 63-125 Гц эти значения уменьшаются до 2-5 дБ и 0-1 дБ соответственно. В двухфазных потоках из-за забивания пор звукопоглощающего материала эффективность устройства не превышает эффективности необлицованного поворота. Вследствие того, что для значительного количества систем требуется ровное не менее 7 дБ снижение шума по всему нормируемому диапазону 63-8000 Гц, недостатком известного прямоугольного шумоглушащего поворота газовода является узость частотного диапазона эффективного шумоглушения. Closest to the proposed device is a sound-attenuating rectangular rotation of the gas duct [2], divided by longitudinal partitions into equal L-shaped channels of rectangular cross section. Each partition is formed by two perforated plates, between which sound-absorbing material is placed. Partitions, due to their considerable thickness, are equipped with elements that reduce aerodynamic drag. The acoustic characteristic of the device consists of the characteristics of a straight-line plate muffler [1, p. 293; fig. 11.6 b] and facing turn [1, p.293; fig. 11.7 a]. Since the cross-sectional area of the partitions is two times larger than the cross-sectional area of the channels formed by them, the acoustic characteristic of the turn lining is determined by the lining effect of only one of the same L-shaped channels. For the frequency range of 250-8000 Hz, the noise reduction with a plate silencer is 18-30 dB, the noise reduction with a lined G-shaped channel is 10-12 dB. At frequencies of 63-125 Hz, these values are reduced to 2-5 dB and 0-1 dB, respectively. In two-phase flows, due to clogging of the pores of the sound-absorbing material, the efficiency of the device does not exceed the efficiency of unlined turning. Due to the fact that for a significant number of systems, a noise reduction of at least 7 dB is required over the entire normalized range of 63-8000 Hz, the drawback of the known rectangular noise-damping rotation of the gas duct is the narrowness of the frequency range of effective noise attenuation.

Техническим результатом изобретения является расширение частотного диапазона эффективного шумоглушения. The technical result of the invention is the expansion of the frequency range of effective noise reduction.

Технический результат достигается тем, что в шумоглушащем прямоугольном повороте газовода, разделенном продольными перегородками на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения, площадь поперечного канала соответствует условию

где Fгр - площадь поперечного сечения Г-образного канала, м²;
с - скорость звука, м/с;
fгр - верхняя граничная частота спектра шума, Гц.The technical result is achieved by the fact that in a noise-suppressing rectangular bend of the gas duct, divided by longitudinal partitions into equal L-shaped channels of rectangular cross section, the area of the transverse channel corresponds to the condition

where FGR - the cross-sectional area of the L-shaped channel, m ² ;
s is the speed of sound, m / s;
fgr is the upper cutoff frequency of the noise spectrum, Hz.

Уменьшение

предусмотрено для того, чтобы не создавать трудности выбора технологии изготовления устройства. При этом акустическая характеристика в требуемом диапазоне частот не изменяется.Decrease

provided so as not to create difficulties in the selection of manufacturing technology of the device. In this case, the acoustic characteristic in the required frequency range does not change.

Нами экспериментально установлено, что наличие перегородок (например, из стального листа толщиной 1,4 мм) не изменяет шумоглушения в поворотах, составленных из нескольких Г-образных каналов, на частотах, для которых характерный поперечный размер составного поворота превышает четверть длины волны. Затухание звука в повороте газовода, не разделенном на Г-образные каналы, для частот его наибольшей эффективности незначительно отличается от затухания звука в разделенном повороте на этих же частотах. Наличие Г-образных каналов характерного поперечного размера

обеспечивающих наибольшее затухание звука на частотах, близких к fгр, существенно не снижает максимально возможного шумоглушения на частотах, близких к fгр/2, в поворотах, составленных из двух Г-образных каналов. Последние, в свою очередь, значительно не снижают максимально возможного шумоглушения во вдвое более крупных составных поворотах на частотах, близких к fгр/4. Таким образом, эффективное ровное в диапазоне до 8 октав шумоглушение поворотом, разделенным на Г-образные каналы, складывается из наибольших эффективностей, обеспечиваемых как самим поворотом газовода, так и образованными внутри него поворотами характерного поперечного размера

и т.д.We experimentally established that the presence of partitions (for example, from a steel sheet 1.4 mm thick) does not alter the noise attenuation in corners composed of several L-shaped channels at frequencies for which the characteristic transverse dimension of the compound turn exceeds a quarter of the wavelength. The attenuation of sound in the rotation of the gas duct, not divided into L-shaped channels, for the frequencies of its greatest efficiency is slightly different from the attenuation of sound in the divided turn at the same frequencies. The presence of L-shaped channels of characteristic transverse size

providing the greatest attenuation of sound at frequencies close to fgr, does not significantly reduce the maximum possible noise attenuation at frequencies close to fgr / 2 in turns made up of two L-shaped channels. The latter, in turn, do not significantly reduce the maximum possible noise attenuation in twice as large composite corners at frequencies close to fgr / 4. Thus, the effective sound attenuation even in the range of up to 8 octaves by a turn divided into L-shaped channels is made up of the greatest efficiencies provided by both the turn of the gas duct and the turns of a characteristic transverse size formed inside it

etc.

На фиг.1 изображен шумоглушащий прямоугольный поворот газовода, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - затухание звука в шумоглушащем прямоугольном повороте газовода. In Fig.1 shows a sound-attenuating rectangular rotation of the gas duct, a longitudinal section; in FIG. 2 - section aa in figure 1; figure 3 - attenuation of sound in a soundproof rectangular rotation of the gas duct.

Шумоглушащий поворот газовода 1 содержит продольные перегородки 2, разделяющие его на равные Г-образные каналы 3 прямоугольного поперечного сечения площадью Fгр. Перегородки 2 размещены по одной или двум координатам поперечного сечения поворота в зависимости от характерного поперечного размера

каналов 3, требующегося для обеспечения затухания звука в диапазоне частот с верхней граничной частотой fгр, а именно

На фиг. 3 кривой 1 обозначено затухание звука в прямоугольном повороте характерного поперечного размера 1300 мм; кривыми 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 обозначено затухание звука в прямоугольном повороте характерного поперечного размера 1300 мм, разделенном на Г-образные каналы характерного поперечного размера

650 мм, 460 мм, 320 мм, 230 мм, 160 мм и 80 мм соответственно; кривой 9 - затухание звука в прототипе при характерном поперечном размере поворота 1300 мм и толщине перегородок, содержащих звукопоглощающий материал, 200 мм.Sound-insulated rotation of the gas duct 1 contains longitudinal partitions 2, dividing it into equal L-shaped channels 3 of rectangular cross section with an area of Fg. Partitions 2 are placed on one or two coordinates of the cross section of the rotation depending on the characteristic transverse size

channels 3, required to ensure attenuation of sound in the frequency range with the upper cutoff frequency fgr, namely

In FIG. 3 curve 1 denotes the attenuation of sound in a rectangular rotation of a characteristic lateral size of 1300 mm;

curves

2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 denote the attenuation of sound in a rectangular rotation of a characteristic transverse size of 1300 mm, divided into L-shaped channels of a characteristic transverse size

650 mm, 460 mm, 320 mm, 230 mm, 160 mm and 80 mm respectively; curve 9 - sound attenuation in the prototype with a characteristic transverse rotation size of 1300 mm and a thickness of the partitions containing sound-absorbing material, 200 mm

Шумоглушащий прямоугольный поворот газовода работает следующим образом. Soundproof rectangular rotation of the gas duct works as follows.

Газовый поток, движущийся в системе энергетической установки, попадает в прямоугольный поворот газовода 1, где проходит между продольными перегородками 2 по равным Г-образным каналам 3 прямоугольного сечения и отводится далее в систему. По такому же пути распространяются звуковые волны. При прохождении прямоугольных поворотов, составленных из различного количества Г-образных каналов, звуковые волны, для которых половина длины волны не превышает характерного поперечного размера этих поворотов, отражаются обратно к источнику, что обеспечивает их затухание. The gas stream moving in the system of the power plant falls into the rectangular rotation of the gas duct 1, where it passes between the longitudinal partitions 2 through equal L-shaped channels 3 of rectangular cross section and is diverted further to the system. Sound waves propagate in the same way. When passing through rectangular turns made up of a different number of L-shaped channels, sound waves for which half the wavelength does not exceed the characteristic transverse size of these turns are reflected back to the source, which ensures their attenuation.

Расширение диапазона эффективного шумоглушения в шумоглушащем прямоугольном повороте, по сравнению с прототипом (кривая 9), обусловлено тем, что сам поворот газовода (кривая 1) и образованные внутри него повороты различного характерного поперечного размера (кривые 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) обеспечивают наибольшее затухание звука в различных смыкающихся диапазонах частот, взаимно дополняя друг друга. The expansion of the range of effective noise attenuation in a noise-suppressing rectangular bend compared to the prototype (curve 9) is due to the fact that the gas bend itself (curve 1) and the rotations of various characteristic transverse dimensions formed inside it (curves 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) provide the greatest attenuation of sound in various interlocking frequency ranges, complementing each other.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов, И. В. Горенштейн и др.; Под общ. ред. Е.Я. Юдина - М.: Машиностроение, 1985. - 400 с.SOURCES OF INFORMATION
1. The fight against noise in the workplace: Handbook / E.Ya. Yudin, L.A. Borisov, I.V. Gorenstein and others; Under the total. ed. E.Ya. Yudina - M .: Mechanical Engineering, 1985 .-- 400 p.

2. Патент DE 1809426, кл. F 16 L 55/02, 1969. 2. Patent DE 1809426, cl. F 16 L 55/02, 1969.

Claims

Sound-attenuating rectangular rotation of the gas duct, divided into equal L-shaped channels of rectangular cross-section, characterized in that the cross-sectional area of the L-shaped channel corresponds to the condition

where FGR - the cross-sectional area of the L-shaped channel, m ² ;

s is the speed of sound, m / s;

fgr is the upper cutoff frequency of the noise spectrum, Hz.